[實(shí)用新型]利用抹香鯨群聲的主動(dòng)聲吶跳頻信號(hào)產(chǎn)生裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420748313.0
• 申請(qǐng)日: 2014-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN204287476U
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣佳佳;段發(fā)階;李彥超;袁建富;薛俊;袁文澹;李宸陽(yáng);黃婷婷;馬凌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/523
• 分類號(hào): G01S7/523
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國(guó)威

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于信號(hào)探測(cè)領(lǐng)域；具體講，涉及利用利用抹香鯨群聲的主動(dòng)聲吶跳頻信號(hào)產(chǎn)生裝置。

技術(shù)背景

常規(guī)主動(dòng)聲吶系統(tǒng)采用的聲源發(fā)射信號(hào)形式一般有單載頻矩形脈沖信號(hào)、線性調(diào)頻矩形脈沖信號(hào)、偽隨機(jī)編碼調(diào)相矩形脈沖串信號(hào)等。單載頻矩形脈沖信號(hào)容易產(chǎn)生、便于處理，但是在距離率和速度分辨率兩方面，它不能同時(shí)兼顧。線性調(diào)頻矩形脈沖信號(hào)可實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮，解決了信號(hào)能量和距離分辨率之間的矛盾，但由于它的距離和速度之間存在耦合關(guān)系，仍然無(wú)法提供聯(lián)合高分辨率。較之前面兩種信號(hào)，偽隨機(jī)編碼調(diào)相矩形脈沖串信號(hào)的模糊函數(shù)更接近理想的圖釘形，能同時(shí)獲得高距離和高速度分辨率，但它的旁辦較高，檢測(cè)能力受到了限制。

而Costas跳頻信號(hào)(見文獻(xiàn)[1-2])具有接近圖釘形的理想模糊函數(shù)：主瓣高而尖銳，副瓣低而平坦，并且不存在模糊旁瓣和距離－速度耦合問題，因而具有優(yōu)越的性能；此外，Costas信號(hào)作為一種跳頻信號(hào)，具有很強(qiáng)的抗干擾性能及較低的截獲概率(即較高的隱蔽性)。

但是，不管是單載頻矩形脈沖信號(hào)、線性調(diào)頻矩形脈沖信號(hào)、偽隨機(jī)編碼調(diào)相矩形脈沖串信號(hào)，還是Costas跳頻信號(hào)等，它們都屬于常規(guī)的聲吶信號(hào)，都具有如下共同特點(diǎn)：信號(hào)包絡(luò)為矩形脈沖，包絡(luò)內(nèi)調(diào)制信號(hào)為單頻正弦波或頻率線性變化的正弦波，信號(hào)的時(shí)頻特點(diǎn)簡(jiǎn)單，易于識(shí)別、分類和定位。這些共同特點(diǎn)使得基于這些信號(hào)形式的主動(dòng)聲源易于被敵方偵察系統(tǒng)探測(cè)、識(shí)別和跟蹤，成為被攻擊的對(duì)象，從而對(duì)其生存能力構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。

針對(duì)以上問題，本實(shí)用新型一方面采用抹香鯨群(sperm?whales)聲脈沖信號(hào)作為主動(dòng)聲源的發(fā)射信號(hào)，提高聲源的偽裝性和隱蔽性；另一方面，根據(jù)抹香鯨群聲信號(hào)的特點(diǎn)和規(guī)律，對(duì)抹香鯨群聲脈沖發(fā)射信號(hào)按一定的方法進(jìn)行排列，使發(fā)射出去的抹香鯨群聲脈沖信號(hào)具有類似于Costas跳頻信號(hào)(本實(shí)用新型中將此類信號(hào)稱為Costas-Like信號(hào))的特點(diǎn)，以便后續(xù)通過匹配濾波技術(shù)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，使其表現(xiàn)出接近于Costas信號(hào)的優(yōu)越性能。

說明：海洋中大多數(shù)的鯨類都是群居動(dòng)物(見文獻(xiàn)[3-5])，他們?cè)诨顒?dòng)的過程中會(huì)不停地發(fā)出脈沖信號(hào)，這些脈沖信號(hào)的包絡(luò)隨機(jī)變化，沒有固定的規(guī)律，包絡(luò)內(nèi)調(diào)制信號(hào)為復(fù)雜的寬帶信號(hào)，信號(hào)非平穩(wěn)，時(shí)頻特性復(fù)雜；因此，與常規(guī)的主動(dòng)聲吶信號(hào)有較為明顯的區(qū)別，不易被識(shí)別為主動(dòng)聲吶信號(hào)。

[1]魏璽章,劉振,鄧斌,黎湘,Costas編碼跳頻寬帶雷達(dá)信號(hào)測(cè)速技術(shù)研究[J].電子學(xué)報(bào),38(10):2426-2429,2010.

[2]姚建國(guó)，黃清，Costas序列在多用戶雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].通信學(xué)報(bào),31(5):60-72,2010.

[3]Hal?Whitehead?and?Linda?Weilgart,Patterns?of?visually?observable?behaviour?and?vocalizations?in?groups?of?female?sperm?whales[J],Behaviour,vol.118,no.3/4,pp.275-296,Sep.,1991.

[4]http://www.nmfs.noaa.gov/pr/species/mammals/cetaceans/killerwhale.htm

[5]http://news.nationalgeographic.com/news/2013/13/130425-humpback-whale-culture-behavior-sc?ience-animals/

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高主動(dòng)聲吶聲源偽裝隱蔽的能力，降低其被截獲的概率；使發(fā)射信號(hào)具有接近于Costas跳頻矩形脈沖信號(hào)的優(yōu)越性能；為此，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是，利用抹香鯨群聲的主動(dòng)聲吶跳頻信號(hào)產(chǎn)生裝置，包括：命令接口、鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器、鯨聲脈沖樣本庫(kù)存儲(chǔ)器、鯨聲放大輸出器、發(fā)聲傳感器；命令接口將接收到的控制命令傳送到鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器；鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器根據(jù)接收到的指令，從鯨聲脈沖樣本庫(kù)存儲(chǔ)器中選擇符合應(yīng)用要求的鯨聲脈沖信號(hào)組，然后，再將所選的鯨聲脈沖信號(hào)組按Costas編碼方式完成編碼后，發(fā)送給鯨聲放大輸出器放大后，由發(fā)聲傳感器將聲信號(hào)發(fā)送出去。